Abstract
In this study, thin films of pure and aluminum-doped zinc selenide (ZnSe) were deposited on
glass substrates using pulsed laser deposition (PLD). The doping concentrations of aluminum were
(3%, 5%, and 7%). The deposition was carried out using a laser energy of (840) mJ at a frequency
of 7 Hz, with two different pulse counts: (100) and (500) pulses. The structural and optical band
gap properties of the pure and doped ZnSe films were investigated.
X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed that all prepared films retained a cubic crystal
structure. The main diffraction peaks were observed at 2θ angles of (27.7°, 45.3°, and 53.6°) ,
corresponding to the (111), (220), and (311) planes, respectively. An increase in peak intensity
was noted for the films deposited with (500) pulses, indicating improved crystallinity. However, a
broadening of the peaks (FWHM) was also observed with the higher number of pulses, suggesting
a decrease in crystallite size.
Atomic Force Microscopy (AFM) images showed a clear reduction in both surface roughness
and grain size as the number of pulses increased. Optically, the measurements revealed a slight decrease in the optical band gap with the increase in pulse number, suggesting that variations in pulse
count have a more pronounced effect on the structural properties than on the optical characteristics
glass substrates using pulsed laser deposition (PLD). The doping concentrations of aluminum were
(3%, 5%, and 7%). The deposition was carried out using a laser energy of (840) mJ at a frequency
of 7 Hz, with two different pulse counts: (100) and (500) pulses. The structural and optical band
gap properties of the pure and doped ZnSe films were investigated.
X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed that all prepared films retained a cubic crystal
structure. The main diffraction peaks were observed at 2θ angles of (27.7°, 45.3°, and 53.6°) ,
corresponding to the (111), (220), and (311) planes, respectively. An increase in peak intensity
was noted for the films deposited with (500) pulses, indicating improved crystallinity. However, a
broadening of the peaks (FWHM) was also observed with the higher number of pulses, suggesting
a decrease in crystallite size.
Atomic Force Microscopy (AFM) images showed a clear reduction in both surface roughness
and grain size as the number of pulses increased. Optically, the measurements revealed a slight decrease in the optical band gap with the increase in pulse number, suggesting that variations in pulse
count have a more pronounced effect on the structural properties than on the optical characteristics
Keywords
Aluminum (Al)
Band gap
doping
Number of pulses
Pulsed laser deposition (PLD) .
Structural properties
Thin films
Zinc selenide (ZnSe)
Abstract
في هـذا البحـث تـم ترسـيب أغشـية رقيقـة مـن سـيلينيد الزنـك ( )ZnSeالنقـي والمشـوب بالالمنيـوم ( )Alبنسـب
تشــويب %( )3%،5%،7عــى قواعــد زجاجيــة بأســتخدام تقنيــة الترســيب بالليــزر النبــي ( ،)PLDوكانــت طاقــة
الليــزر الموجــه تبلــغ )840(mjوبعــدد نبضــات ( )100نبضــة و( )500نبضــة تحــت تــردد . )7(Hzتمــت دراســة
الخصائـص التركيبيـة وفجـوة الطاقـة لأغشـية سـيلينيد الزنـك النقيـة والمشـوبة . بينـت نتائـج حيـود الأشـعة السـينية
( )XRDأن جميـع الأغشـية المحـرة حافظـت عـى الطـور البلـوري المكعبـي، حيـث تـم التعـرف عـى القمـم البلوريـة
الرئسـية عنـد الزوايـا ( 2θ )27.70 ، 45.30 ، 53.60والمرتبـة للمسـتويات ()111( ، )220( ، )311عـى التـوالي ،
مـع زيـادة في شـدة الـذروات عنـد ( )500نبضـة، ممـا يـدل عـى تحسـن في التبلـور ، كـا تـم ملاحظـة زيـادة في عـرض
منتصـف القمـم.
( )FWHMعنـد ( )500نبضـة ممـا يـدل عـى نقصـان في الحجـم البلـوري . كـا أظهـرت صـور المجهـر القـوة
الذريـة ( ) ً AFMانخفاضـا ً ملحوظـا في كل مـن الخشـونة السـطحية والحجـم الحبيبـي مـع زيـادة عـدد النبضـات. ومـن
الجانـب البـصري، بينـت نتائـج قيـاس فجـوة الطاقـة البصريـة حصـول انخفـاض طفيـف مـع ارتفـاع عـدد النبضـات،
ً ممــا يشــر إلى أن التغــر في عــدد النبضــات يؤثــر بشــكل أكــر عــى البنيــة التركيبيــة مقارنــة بتأثــره عــى الخصائــص
البصريـة
تشــويب %( )3%،5%،7عــى قواعــد زجاجيــة بأســتخدام تقنيــة الترســيب بالليــزر النبــي ( ،)PLDوكانــت طاقــة
الليــزر الموجــه تبلــغ )840(mjوبعــدد نبضــات ( )100نبضــة و( )500نبضــة تحــت تــردد . )7(Hzتمــت دراســة
الخصائـص التركيبيـة وفجـوة الطاقـة لأغشـية سـيلينيد الزنـك النقيـة والمشـوبة . بينـت نتائـج حيـود الأشـعة السـينية
( )XRDأن جميـع الأغشـية المحـرة حافظـت عـى الطـور البلـوري المكعبـي، حيـث تـم التعـرف عـى القمـم البلوريـة
الرئسـية عنـد الزوايـا ( 2θ )27.70 ، 45.30 ، 53.60والمرتبـة للمسـتويات ()111( ، )220( ، )311عـى التـوالي ،
مـع زيـادة في شـدة الـذروات عنـد ( )500نبضـة، ممـا يـدل عـى تحسـن في التبلـور ، كـا تـم ملاحظـة زيـادة في عـرض
منتصـف القمـم.
( )FWHMعنـد ( )500نبضـة ممـا يـدل عـى نقصـان في الحجـم البلـوري . كـا أظهـرت صـور المجهـر القـوة
الذريـة ( ) ً AFMانخفاضـا ً ملحوظـا في كل مـن الخشـونة السـطحية والحجـم الحبيبـي مـع زيـادة عـدد النبضـات. ومـن
الجانـب البـصري، بينـت نتائـج قيـاس فجـوة الطاقـة البصريـة حصـول انخفـاض طفيـف مـع ارتفـاع عـدد النبضـات،
ً ممــا يشــر إلى أن التغــر في عــدد النبضــات يؤثــر بشــكل أكــر عــى البنيــة التركيبيــة مقارنــة بتأثــره عــى الخصائــص
البصريـة
Keywords
أغشــية رقيقــة ، عــدد النبضــات ، ســيلينيد الزنــك (ZnSe)الخــواص التركيبيــة ، فجــوة الطاقــة، التشــويب ، الالمنيــوم ( ، )Alالترســيب بالليــزر النبــي (. )PL